[发明专利]基于相对定位的遇险消防员搜索方法和设备

说明书

技术领域

本发明，即基于相对定位的遇险消防员搜索方法和设备属于消防应急救援领域。此外，本发明也可以用于搜救任何携带相对定位设备的人员或者物体。因此，该方法和系统也可以应用到其他遇险危险人员搜救的场合，包括军队、公安、户外运动、定向越野、地质灾害救援等等。

背景技术

高危行业的作业人员安全保障具有涉及行业广泛（包括：消防、煤矿、石化等）、人员数量巨大、危险性大等特点，是一项艰巨的任务。一旦发生恶性事件，会带来巨大的生命、财产损失，并造成一定的社会影响。因此，危险作业人员安全保障技术和装备的开发受到了国家、地方政府、企业、行业协会组织的高度重视。

遇险消防员搜救，尤其是高层建筑和大型城市综合体内的遇险消防员搜救，是全世界范围内的难题。随着现代化和城市化进程的快速推进，如何在开展高效灾害救援的同时，保障火灾现场消防官兵的人身安全，受到了各国政府、相关研究机构和消防设备厂商的广泛关注。美国、中国、日本等世界上的主要大国都从政府层面上资助了一些研究机构和公司开展人员搜救技术和装备的研发。这些机构试图开发人员实时定位跟踪系统，来解决遇险消防员搜救的难题。但是实时定位跟踪的解决方案实用性太差，应用到人员搜救上存在两个致命的缺陷：(1)需要准确的现场地图。目前，国内大量的建筑结构图存档只有纸质版本，实时获取火灾现场准确地图几乎是无法实现的。（2）救援人员无法获知被困消防员位置，不能主动搜索。即使获得了现场地图，由于火场内救援人员无法像指挥人员一样通过可视化软件获知其他搜救人员位置，必须依赖救援现场外的指挥人员通过对讲机指定行进路线。因此，经过多年的研究与开发，虽然小规模实验系统屡见不鲜，但是全世界范围内仍然没有能够大规模应用到实战的应急人员定位产品。

综上所述，现有的遇险消防员搜救技术难以满足应急救援场景复杂环境下的需求，实际应用能力差。实际应用需求迫切需要在深入分析遇险消防员搜救问题的本质需求和技术挑战基础上，创新性的开发一种快速搜救技术和装备，实现“有理有据”的搜救，解决当前只能“盲目搜索”困境。

发明内容

针对遇险消防员快速搜救问题，本发明实施例的目的是提供基于相对定位的遇险消防员快速搜救方法和设备，便于有依据的快速找到消防员在火场中的位置，保证对火场中遇险消防员的有效施救。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于相对定位的遇险消防员搜索方法与设备，其特征在于任意两台相对定位设备之间都可以测量设备之间的高度差、相对方位和相对距离，任意一台相对定位设备都具有按键报警和静止报警功能并发送相应的报警信号，任意一台相对定位设备都具备接收其他相对定位报警信号的功能。每个进入火场的消防员佩戴一个相对定位设备。任意一个通过自身佩戴相对定位设备收到报警信号的消防员都可以对佩戴产生报警信号相对定位设备的消防员进行搜救。搜救过程中，救援人员所佩戴的相对定位设备与遇险消防员佩戴的相对定位设备之间周期性地测量相对高度差、接收信号强度和相对距离。救援人员根据相对定位设备测量得到的相对高度差、接收信号强度和相对距离找到遇险消防员。

作为技术方案的优选，所述的用于接收信号强度和相对距离测量可以通过以具有Time of Arrival (TOA) 测距功能射频芯片为核心的无线通信模块实现。

作为技术方案的优选，所述的报警信号发送和接收可以通过以通信频率较低（例如：433Mhz，900Mhz，470Mhz等）的射频芯片为核心的无线通信模块实现。

作为技术方案的优选，所述的静止报警功能可以通过以3轴加速度传感器为核心的惯性导航模块实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 相对位置关系示意图；

图2 为本发明实施例基于相对定位的遇险消防员搜索方法示意图；

图3 为TOA测距工作原理；

图4 为相对定位设备硬件系统结构示意图；

图5 为相对定位设备嵌入式软件功能结构示意图；

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

（1）基于相对定位的遇险消防员搜索方法